Cloud DFM für Leiterplatten: Bessere Zusammenarbeit zwischen Designern und Herstellern · EMSNow

Gepostet von Jennifer Read | 1. September 2023 | Künstliche Intelligenz, Design, Feature, Smart Factory, Software

Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sind für die Elektronikindustrie von entscheidender Bedeutung. Sie bieten viele der Produkte und Dienstleistungen an, auf die größere Unternehmen und Verbraucher angewiesen sind. KMU stellen die Leiterplatten (PCBs) her, die in allen elektronischen Geräten zu finden sind. Sie entwerfen und fertigen auch die elektronischen Komponenten, die in diesen Geräten verwendet werden. Darüber hinaus bieten KMU Montage-, Verpackungs- und andere Dienstleistungen für die Elektronikindustrie an. Der wachsende Trend, dass KMU Auftragsfertigungsdienstleistungen anbieten, ist auf das Bestreben zurückzuführen, finanzielle Investitionen in Produktionslinien zu vermeiden und die Designkompetenz und Fertigungskapazitäten der Dienstleister zu nutzen. [1]

In Indien beispielsweise wird erwartet, dass der erhöhte Elektronikverbrauch im laufenden Geschäftsjahr (GJ23) den Umsatz der KMU ankurbeln wird. Im Geschäftsjahr 22 machten KMUs 25 bis 35 Prozent des Sektors aus und spielten eine Schlüsselrolle sowohl in der Unterhaltungs- als auch in der Industrieelektronik. Es wird erwartet, dass KMUs in diesem Geschäftsjahr ein Umsatzwachstum von 13 bis 16 Prozent gegenüber dem Vorjahr verzeichnen werden, angetrieben durch Mobiltelefone, Unterhaltungs- und Industrieelektronik, Computerhardware und strategische Elektronik. [2]

Abbildung 1. KMU spielen branchenübergreifend und insbesondere in Entwicklungsländern eine bedeutende Rolle.

KMU stehen unter dem Druck, neue Technologien zu übernehmen und ihr Produktportfolio zu erweitern. Sie investieren auch in neue Technologien wie IoT, künstliche Intelligenz (KI), 5G-Mobilfunk und Cloud Computing, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen. Die Einführung dieser Technologien wird KMU dabei helfen, ihre betriebliche Effizienz zu verbessern, Kosten zu senken, bessere Kundenerlebnisse zu bieten und ihr Geschäft zu skalieren.

Allerdings stehen KMU vor vielen Herausforderungen. Ihnen fehlen oft die finanziellen Mittel und die Größenvorteile größerer Unternehmen. Daher fällt es ihnen möglicherweise schwer, mit großen Unternehmen zu konkurrieren. Darüber hinaus kann es für KMUs schwierig sein, auf die neuesten Technologien und Tools zuzugreifen, da diese teuer sind und für deren Einführung Ressourcen erforderlich sind. Möglicherweise haben sie auch Schwierigkeiten, qualifizierte Mitarbeiter zu gewinnen und zu halten.

Abbildung 2. Die größten Hindernisse für KMU bei der Einführung digitaler Tools. [3]

Cloudbasierte Tools

Der Markt für cloudbasierte Tools wächst und Unternehmen jeder Größe nutzen diese Tools, um ihre Effizienz, Agilität und Produktivität zu verbessern. Eine von O'Reilly im Juli 2021 durchgeführte internationale Umfrage ergab, dass 90 Prozent der Unternehmen Cloud Computing nutzen, gegenüber 88 Prozent im Jahr 2020. [4]

In einem Bericht über KMUs in den USA aus dem Jahr 2019 wurde festgestellt, dass mehr als 80 Prozent digitale Tools für das interne Management und die Logistik nutzten, um Geschäftsprozesse und Produktivität zu verbessern. [3] Beispiele für diese Tools sind cloudbasierte Softwarelösungen, ERP-Software (Enterprise Resource Planning) und proprietäre Software zur Verbindung von Vertrieb und Lieferkettenbetrieb

Es gibt einige wichtige Faktoren für diesen Trend:

Wer migriert in die Cloud?

Im Juli 2021 gab die Hälfte (48 Prozent) der an einer Umfrage teilnehmenden Unternehmen an, dass sie planen, innerhalb eines Jahres mindestens 50 Prozent ihrer Anwendungen in die Cloud zu migrieren, während ein Fünftel (20 Prozent) angab, alle migrieren zu wollen ihre Anwendungen in die Cloud [4]. KMU verlagern einen größeren Teil ihrer Arbeitslasten und Daten in die Cloud als Unternehmen. Einem Flexera-Bericht aus dem Jahr 2022 zufolge würden bis 2023 63 Prozent der SMB-Workloads und 62 Prozent der Daten in der Cloud liegen. Im Vergleich dazu würden 55 Prozent der Enterprise-Workloads und 54 Prozent der Daten in der Cloud liegen. [6]

Datensicherheit ist für die Cloud-Migration von entscheidender Bedeutung. In der Vergangenheit zögerten einige Unternehmen, bestimmte Arten von Daten in die öffentliche Cloud-Infrastruktur zu übertragen. Dies ändert sich jedoch, da Unternehmen Vertrauen in die Datensicherheitspraktiken der Cloud-Anbieter gewinnen. Über 50 Prozent der Unternehmen geben an, dass sie darüber nachdenken, einige oder alle ihrer Unternehmensfinanzdaten oder sensiblen Verbraucherdaten in die Cloud zu verschieben. [6]

Abgesehen von Sicherheitsaspekten verändert sich auch die Wahrnehmung der Herausforderungen, je weiter Unternehmen auf ihrem Weg in die Cloud voranschreiten. In einer Forrester-Studie wurde festgestellt, dass Unternehmen im Jahr 2020 ihre beiden größten Herausforderungen bei der Cloud-Migration als die Ermittlung der besten Workloads für die Ausführung in der Cloud und die Schulung ihrer Mitarbeiter in Cloud-Diensten einstuften (in dieser Reihenfolge). Im November 2021 lagen die beiden Spitzenplätze in der Reihenfolge nach der Optimierung von Apps nach der Migration und Leistungsproblemen im Zusammenhang mit Workloads, die in die Cloud migriert wurden. [7]

Trotz anfänglicher Herausforderungen sehen Unternehmen erhebliche IT- und Geschäftsvorteile durch die Verlagerung von Arbeitsabläufen in die Cloud. In derselben Studie führten 78 Prozent der Unternehmen eine verbesserte oder konsistente Leistung der Anwendungs-Workloads auf die Cloud-Migration zurück. Sechzig Prozent nannten einen einfacheren IT-Betrieb und eine einfachere IT-Verwaltung als eines der wichtigsten IT-Ergebnisse, die sie erlebt hatten. Auf die Frage nach den wichtigsten Geschäftsergebnissen gaben 53 Prozent eine bessere Endbenutzererfahrung durch Anwendungen an, die in der Cloud ausgeführt werden, und 52 Prozent nannten eine verbesserte Fähigkeit, sich auf Innovation statt auf das tägliche Infrastrukturmanagement zu konzentrieren. [7]

Designautomatisierung ist bereits vorhanden

Da sich die Welt zunehmend auf Cloud-basierte Dienste zubewegt, stellen immer mehr Unternehmen fest, dass ihre Anforderungen an das elektronische Design mithilfe cloudbasierter Tools und Plattformen erfüllt werden können. Während es immer noch einige Unternehmen gibt, die an lokalen EDA-Tools (Electronic Design Automation) festhalten, geht der Trend in Richtung Cloud.

Beispiele für Unternehmen, die auf cloudbasiertes Elektronikdesign umsteigen, sind:

Abbildung 3: Siemens NX bietet Funktionen für die Zusammenarbeit beim PCB-Design.

Auch kleinere Unternehmen bieten mittlerweile cloudbasiertes Elektronikdesign an. Upverter, EasyEDA, Circuit Make, PCBway und andere bieten cloudbasierte Designplattformen, die Komponentenbibliotheken umfassen und die Zusammenarbeit bei Designprojekten ermöglichen. Da die Cloud immer ausgereifter wird, können wir davon ausgehen, dass in den kommenden Jahren noch mehr Unternehmen den Umstieg wagen werden.

Es sind nicht nur Softwareunternehmen, die EDA in die Cloud verlagern. Im Mai 2022 kündigte Advanced Micro Devices an, einige seiner EDA-Workloads für das Chipdesign in eine öffentliche Cloud zu verlagern. Als Gründe für den Schritt nannte das Unternehmen die Erweiterung der Kapazitäten seiner eigenen Rechenzentren und den Erwerb fortschrittlicher Netzwerk-, Speicher- und künstlicher Intelligenzfähigkeiten.

Vorteile cloudbasierter Lösungen für die Leiterplattenfertigung

Cloudbasierte Lösungen können dazu beitragen, die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Abteilungen innerhalb eines Unternehmens zu verbessern und es jedem zu ermöglichen, von jedem Ort aus auf die benötigten Informationen zuzugreifen. Dies kann dazu beitragen, die Entscheidungsfindung zu verbessern und das Fehlerrisiko zu verringern. Darüber hinaus können cloudbasierte Lösungen Leiterplattenherstellern dabei helfen, Geld zu sparen. Durch die Reduzierung des Bedarfs an Softwarelizenzen, Servern, Datenspeicherhardware und IT-Personal vor Ort können Unternehmen ihre Gemeinkosten senken. Da cloudbasierte Anwendungen in der Regel auf Abonnements basieren, zahlen Unternehmen außerdem nur für das, was sie benötigen, wodurch sie skalierbarer und kostengünstiger werden. Schließlich können cloudbasierte Lösungen Leiterplattenherstellern helfen, agiler zu sein und auf Veränderungen zu reagieren. Durch die Möglichkeit, neue Anwendungen und Dienste schnell bereitzustellen, können Unternehmen mit neuen Prozessen und Verfahren experimentieren, ohne dass kostspielige und zeitaufwändige IT-Projekte erforderlich sind.

Mit dem Aufstieg cloudbasierter Lösungen in den letzten Jahren ist ein neuer serviceorientierter Ansatz für die Produktentwicklung entstanden – bekannt als cloudbasierte Fertigung oder Electronic Manufacturing Services 2.0 (EMS 2.0). Dieser Ansatz basiert auf einem Netzwerk von Lieferanten und einem gemeinsamen Ressourcenpool, der über eine Online-Plattform zugänglich ist. Während des Entwicklungsprozesses können Unternehmen nach den am besten geeigneten Fertigungsmöglichkeiten, Spezifikationen und Preisen für ihre Projekte oder Produkte suchen und diese auswählen.

Die cloudbasierte Fertigung bietet sowohl für PCB-Designer als auch für Hersteller zahlreiche Vorteile, darunter:

Weiter: DFM in die Cloud verlagern

Die Design-for-Manufacturing-Analyse (DFM) ist der nächste logische Schritt, um PCB-Design und -Herstellung in die Cloud zu verlagern. Dafür gibt es viele Gründe, aber die überzeugendsten sind Geschwindigkeit, Zusammenarbeit, Skalierbarkeit und Zugänglichkeit.

Geschwindigkeit ist der offensichtlichste Grund, DFM in die Cloud zu verlagern. Bei On-Premises-Lösungen müssen Ingenieure mit der Anforderung, Installation und Konfiguration der erforderlichen Software warten, was oft ein zeitaufwändiger Schritt ist. Mit einer Cloud-Lösung können sie sofort starten. Aber bei Geschwindigkeit geht es nicht nur darum, schnell anzufangen. Cloudbasierte DFM-Lösungen wie Siemens PCB Flow können Designern auch dabei helfen, schneller zu iterieren (Abbildung 4). Durch die Möglichkeit, Änderungen vorzunehmen und die Ergebnisse in Echtzeit zu sehen, können Designer mehr experimentieren und schneller zur optimalen Lösung gelangen.

Abbildung 4: Mit PCB Flow können Designer frühzeitig mit Herstellern zusammenarbeiten.

Zusammenarbeit ist ein weiterer wichtiger Grund, DFM in die Cloud zu verlagern. Bei lokalen Lösungen kann es schwierig sein, alle auf den gleichen Stand zu bringen. Mit einer Cloud-Lösung können mehrere Ingenieure gleichzeitig an derselben DFM-Analyse arbeiten. Dies kann insbesondere bei großen Projekten eine enorme Zeitersparnis bedeuten. Die Zusammenarbeit zwischen geografisch verteilten Designteams ist kein Problem mehr, da alle gleichzeitig an demselben Projekt arbeiten. Ebenso muss die Zusammenarbeit zwischen Designer und Hersteller kein mühsamer Prozess mehr sein. Cloud-Speicher und Zusammenarbeit können eine sichere Datenübertragung zwischen Beteiligten sowie eine direkte Kommunikation ermöglichen, um die Designabsicht zu klären und die Markteinführungszeit zu verkürzen.

Die DFM-Analyse wird insbesondere durch die verbesserte Zusammenarbeit beeinflusst, die die Cloud-Umgebung bietet. Bisher war die Kommunikation zwischen Designer und Hersteller ein zeitaufwändiger Prozess, da es kein Standardformat gab, um den Designern die tatsächlichen Fertigungsmöglichkeiten oder -beschränkungen genau und effizient zu vermitteln. Bisher wurden Fertigungsregeln, etwa für Design Rule Checking (DRC) und DFM, zwischen den Parteien per Telefon oder in komplexen Standarddokumenten und Tabellenkalkulationen übermittelt. Jetzt kann eine einzige Cloud-Kollaborationsplattform sowohl Designern als auch Herstellern dienen und bietet Herstellern die Möglichkeit, ihre Fähigkeiten und Einschränkungen direkt zu kommunizieren. Entwürfe können schnell an die Konformität angepasst werden und etwaige Unklarheiten können mithilfe von In-App-Tools wie Chat, Benachrichtigungen usw. geklärt werden.

Skalierbarkeit und daraus resultierende Kosteneinsparungen bilden den dritten Grund, DFM in die Cloud zu verlagern. Lokale Lösungen sind durch die Anzahl der erworbenen Softwarelizenzen begrenzt, während cloudbasierte Lösungen in der Regel abonnementbasiert sind und keine Vorabkosten anfallen. Cloudbasierte Lösungen lassen sich je nach Bedarf vergrößern oder verkleinern und zahlen für die tatsächliche Nutzung, was zu Kosteneinsparungen führt. Dies ist besonders relevant für KMUs, bei denen der Einsatz von DFM-Software sporadisch erfolgen kann und der Kauf dauerhafter Tools möglicherweise nicht gerechtfertigt ist.

Barrierefreiheit ist der vierte Grund, DFM in der Cloud durchzuführen. Auf Cloud-basierte Lösungen kann von überall zugegriffen werden, sodass Ingenieure auch dann an der DFM-Analyse weiterarbeiten können, wenn sie sich nicht physisch in einem Büro oder vor Ort im Fertigungs- oder Montagewerk befinden. In der aufkommenden hybriden Arbeitsweise nach COVID-19 ist dies ein großer Vorteil für die Aufrechterhaltung der Effizienz. Die Online-Software erfordert keine Wartung oder Aktualisierung und garantiert den Zugriff auf die neueste Version sowie die neuesten Features und Funktionen ohne zusätzliche Betreiber- oder IT-Investitionen. Diese Lösungen sind für alle potenziellen Nutzer zugänglich, unabhängig von der Größe oder dem Budget des Unternehmens. Dieser egalitäre Zugang wird das Gleichgewicht zwischen Unternehmen und KMU in der PCB-Designbranche weiter stören, da er hochwertiges DFM und die Zusammenarbeit mit bisher unerreichbaren Partnern ermöglicht.

Um mehr über unsere Online-DFM-Lösung für Leiterplatten zu erfahren, besuchen Sie PCBflow.

Verweise

Über den Autor

Susan Kayesar hat einen BSc von der Universität Tel Aviv und bringt mehr als 20 Jahre Erfahrung in der PCB-Design- und Verifizierungsbranche mit. Sie ist eine Expertin für die Entwicklung kreativer Softwarelösungen zur Erfüllung realer Kundenbedürfnisse und hat in der Vergangenheit Support-, Schulungs- und Beratungsdienste sowohl für einfache als auch komplexe Produktimplementierungen bereitgestellt. In ihrer Freizeit reist Susan gerne, wandert und trinkt Kaffee. In ihrer aktuellen Position bei Siemens ist Susan die technische Produktmanagerin von PCBflow.

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